CN113245521A - 一种制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法，具体步骤为将制备好的固相率均匀的半固态浆料倒入压铸机压室后，通过多段控制压室温度，使压室形成由靠近冲头至靠近模腔逐步降温的梯度温度，从而使得压室内的浆料固相率由靠近冲头至靠近模腔均匀梯度增加，这样在流变压铸充型过程中可弥补半固态浆料中由于剩余液相比初生固相具有更好的流动性以及大型薄壁件压铸模腔窄小充型阻力大而造成铸件充型远端固相率低充型近端固相率高的不足，本发明很好的解决了大型薄壁件流变压铸组织不均匀的难题，对提升大型薄壁流变压铸件品质和综合性能具有重要现实意义，特别适合于半固态浆料超过20kg、铸件投影面积大于3000cm2的大型薄壁件的流变压铸制备。

Description

一种制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法
技术领域
本发明属于金属半固态加工技术领域，特别是涉及一种制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法。
背景技术
压铸是铝、镁合金铸件最高效经济的生产工艺。随着5G、新能源汽车等行业快速发展，铸件尺寸加大、壁厚减薄，导致成形难度剧增。传统压铸工艺生产的大型薄壁件铸造缺陷多、导热及力学性能差、难以进行热处理强化和焊接、难以满足应用要求，因此迫切需要工艺升级。20世纪70年代，美国麻省理工学院M.C.Flemings教授等人发明了金属半固态加工技术。其中，半固态流变压铸正是解决上述问题、生产高性能铸件先进有效的绿色高效成形工艺。相比于传统压铸，流变压铸可细化晶粒、改善第二相形貌和分布、减少铸件内部和表面铸造缺陷、提高铸件致密度及力学和导热等综合性能，同时，流变压铸件由于孔隙率低，铸件可直接进行高温热处理强化和焊接。
然而，我们前期通过大量实验研究和实际生产结果表明，流变压铸大型薄壁件往往存在组织不均匀的问题，即充型远端的固相率一般低于充型近端，通过分析发现这主要有两个原因造成：一是半固态浆料中的剩余液相的流动性好于初生固相，造成充型过程中剩余液相总体流动填充距离更远；二是大型薄壁件对应的压铸模具型腔往往复杂狭窄，流动空间小、充型阻力大，易造成半固态浆料充填过程固-液分离,详见文献(Mingfan Qi,Yonglin Kang,Yuzhao Xu,et al.Materials Science&Engineering A 776(2020)139040)。
流变压铸大型薄壁件这种充型远端固相率低于充型近端的组织不均匀问题已严重影响铸件综合力能，降低铸件品质，限制铸件良品率的提升，然而目前实际生产也未探索出合适手段或工艺可以有效解决大型薄壁流变压铸件这种组织不均匀的难题；因此为了配合5G、新能源汽车、工业机器人等国家重点行业发展需求，亟需开发出一种行之有效的方法来解决大型薄壁流变压铸件组织不均匀的困境，生产出组织均匀的高性能高品质高表面质量高致密的大型薄壁流变压铸件，进一步推动合金半固态加工技术的产业化与升级。
发明内容
本发明的目的在于解决流变压铸大型薄壁件压铸充型远端固相率远远低于充型近端的组织不均匀问题，提供了一种制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法，即将已制备好的固相率均匀的半固态浆料倒入压铸机压室后，通过多段控制压室温度，使压室形成由靠近冲头至靠近模腔逐步降温的梯度温度，从而使得压室内的半固态浆料固相率由靠近冲头至靠近模腔均匀梯度增加，这样就可以在流变压铸充型过程中很好的弥补半固态浆料中由于剩余液相比初生固相具有更好的流动性以及大型薄壁件型腔复杂狭窄充型阻力大而造成半固态浆料固-液分离、充型远端固相率显著降低的不足。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：
S1)将制备好的质量大于15kg的合金半固态浆料倒入压铸机压室内；
S2)通过控制压室温度，使压室形成由靠近冲头至靠近模腔逐步降温的梯度温度，从而使得压室内的半固态浆料的固相率由靠近冲头至靠近模腔均匀梯度增加；
S3)流变压铸充型、增压、保压、开模，制备出组织均匀的大型薄壁件。
进一步地，所述S1)中的合金为铝合金、镁合金及其复合材料；所述S1)中的半固态浆料的制备方法包括但不限于机械搅拌、超声振动、电磁搅拌、倾斜板浇注、气冷搅拌等，所述的半固态浆料固相率为10～50％。
进一步地，所述S2)具体步骤为：
1)根据合金原料的DSC(差式扫描量热仪)实验获得该合金半固态浆料的温度与固相率对应关系；
2)将压室进行多段控温形成均匀的固相率梯度，根据铸件投影面积设计压室内各段控温处半固态浆料固相率差异；对于投影面积3000～5000cm2的铸件，控制压室内靠近模腔处的半固态浆料的固相率比靠近冲头处的半固态浆料高5～12％；对于投影面积5000～10000cm2的铸件，控制压室内靠近模腔处的半固态浆料的固相率比靠近冲头处的半固态浆料高7～15％；对于投影面积10000～15000cm2的铸件，控制压室内靠近模腔处的半固态浆料的固相率比靠近冲头处的半固态浆料高10～20％。
进一步地，所述S2)中的压室多段控温由加热和冷却元件控制，压室内浆料温度由测温装置监测；所述压室多段控温段数为2～6，压室内各段区域半固态浆料的冷却速率范围为0.1～5℃/s，压室内最终形成由靠近冲头至靠近模腔半固态浆料的固相率均匀梯度上升。
进一步地，所述S2)中的半固态浆料在压室内形成均匀梯度固相率的时间为2～20s。
进一步地，所述S3)中的半固态浆料充型速度为2～5m/s,充型压力为50～100MPa，保压时间为1～6s；，所述S3)中的大型薄壁件投影面积为3000～15000cm2，平均壁厚为0.8～4.5mm。
本发明实现了流变压铸大型薄壁件组织均匀，相比于常规半固态流变压铸，具有以下优点：
1、本发明提供了一种制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法，该方法可实施性强，过程稳定可靠，易于工业化推广和应用。
2、本发明很好的解决了大型薄壁件流变压铸组织不均匀的难题，对提升大型薄壁流变压铸件品质具有重要现实意义，特别适合于半固态浆料超过20kg、铸件投影面积3000～15000cm2的大型薄壁件的流变压铸制备。
3、采用本发明所提供的方法生产的大型薄壁流变压铸件组织均匀，充型远端与近端固相率基本一致、表面质量好、气孔率低、良品率高，铸件综合性能良高且各处性能均匀一致，大幅提高大型薄壁件品质。
附图说明
图1为本发明中制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法示意图。
图2为本发明中制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法局部示意图。
图3为本发明中压室内半固态浆料固相率由靠近模腔至靠近冲头均匀梯度下降示意图(压室以四段控温为例)。
图4为根据A1-7Si-0.6Fe-0.1Mg-0.02Sr铝合金DSC实验获得该合金半固态浆料温度-固相率对应关系。
图5为本发明制备的流变压铸A1-7Si-0.6Fe-0.1Mg-0.02Sr铝合金大型薄壁5G通信基站散热壳体。
图6为采用本发明方法制备的流变压铸A1-7Si-0.6Fe-0.1Mg-0.02Sr铝合金大型薄壁5G通信基站散热壳体在充型远端处和充型近端处的微观组织。
图7为根据A1-8Si-0.5Fe铝合金DSC实验获得该合金半固态浆料温度-固相率对应关系。
图8为本发明制备的A1-8Si-0.5Fe铝合金大型薄壁新能源汽车端盖。
图9为采用本发明方法制备的流变压铸A1-8Si-0.5Fe铝合金大型薄壁新能源汽车端盖在充型远端处和充型近端处的微观组织。
图10为采用常规流变压铸方法(压室内的半固态浆料不存在梯度固相率)制备的A1-7Si-0.6Fe-0.1Mg-0.02Sr铝合金大型薄壁5G通信基站散热壳体在充型远端处和充型近端处的微观组织。
图11为采用常规流变压铸方法(压室内的半固态浆料不存在梯度固相率)制备的流变压铸A1-8Si-0.5Fe铝合金大型薄壁新能源汽车端盖在充型远端处和充型近端处的微观组织。
附图标记说明：1、半固态浆料；2、压室；3、压铸模具；4、模腔；5、冲头；6、加热与冷却元件；7、测温装置；8、剩余液相；9、初生固相。
具体实施方式
为使本发明拟解决的工艺方案和优点更加清楚，下面将结合附图1-11及具体实施例进行详细描述。
本发明一种制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法，所述方法具体包括以下步骤：
S1)将制备好的质量大于15kg的合金半固态浆料倒入压铸机压室内；
S2)通过控制压室温度，使压室形成由靠近冲头至靠近模腔逐步降温的梯度温度，从而使得压室内的半固态浆料的固相率由靠近冲头至靠近模腔均匀梯度增加；具体步骤为：
S2.1)根据合金原料的DSC实验获得该合金半固态浆料的温度与固相率对应关系；
S2.2)将压室进行多段控温形成均匀的固相率梯度，根据铸件投影面积设计压室内各段控温处半固态浆料固相率差异；对于投影面积3000～5000cm2的铸件，控制压室内靠近模腔处的半固态浆料的固相率比靠近冲头处的半固态浆料高5～12％；对于投影面积5000～10000cm2的铸件，控制压室内靠近模腔处的半固态浆料的固相率比靠近冲头处的半固态浆料高7～15％；对于投影面积10000～15000cm2的铸件，控制压室内靠近模腔处的半固态浆料的固相率比靠近冲头处的半固态浆料高10～20％；
S3)流变压铸充型、增压、保压、开模，制备出组织均匀的大型薄壁件。
所述S1)中的合金为铝合金、镁合金及其复合材料；所述S1)中的半固态浆料的制备方法包括但不限于机械搅拌、超声振动、电磁搅拌、倾斜板浇注、气冷搅拌等，所述的半固态浆料固相率为10～50％；
所述S2)中的压室多段控温由加热和冷却元件控制，压室内浆料温度由测温装置监测；所述压室多段控温段数为2～6，压室内各段区域半固态浆料的冷却速率范围为0.1～5℃/s，压室内最终形成由靠近冲头至靠近模腔半固态浆料的固相率均匀梯度上升。
所述S2)中的半固态浆料在压室内形成均匀梯度固相率的时间为2～20s。
所述S3)中的半固态浆料充型速度为2～5m/s,充型压力为50～100MPa，保压时间为1～6s；，所述S3)中的大型薄壁件投影面积为3000～15000cm2，平均壁厚为0.8～4.5mm。
为进一步说明上述技术方案，本发明提供下述实施例：
实施例1
本实施例提供了一种组织均匀的A1-7Si-0.6Fe-0.1Mg-0.02Sr铝合金大型薄壁5G通信基站散热壳体的制备方法，铸件投影面积为4386cm2，铸件平均壁厚为1.72mm，具体包括下述步骤：
S1、采用气冷机械搅拌法将制备好的质量32kg、固相率23％的A1-7Si-0.6Fe-0.1Mg-0.02Sr合金半固态浆料倒入锁模力为3000吨的冷室压铸机压室内；
S2、将压室进行四段控温，根据A1-7Si-0.6Fe-0.1Mg-0.02Sr铝合金DSC实验，获得半固态浆料温度-固相率关系(图4)，实时监测压室内各段区域处浆料温度(固相率)，通过加热与冷却元件调节各段压室冷却速度，从而控制各段压室温度，进而各段压室内的半固态浆料形成均匀的固相率梯度，当压室内由靠近模腔至靠近冲头四段固相率分别为33％、31％、29％和27％时，压铸充型。
S3、流变压铸充型速度为3.5m/s,充型压力为75MPa，保压时间为3s；制备的流变压铸件如图5所示。
制备的大型薄壁流变压铸件在充型远端处和充型近端处的微观组织如图6所示。
实施例2
本实施例提供了一种组织均匀的A1-8Si-0.5Fe铝合金大型薄壁新能源汽车端盖的制备方法，铸件投影面积为5738cm2，铸件平均壁厚为2.01mm，具体包括下述步骤：
S1、采用气冷机械搅拌法将制备好的质量41kg、固相率21％的A1-8Si-0.5Fe合金半固态浆料倒入锁模力为4000吨的冷室压铸机压室内；
S2、将压室进行五段控温，根据A1-8Si-0.5Fe铝合金DSC实验，获得半固态浆料温度-固相率关系(图7)，实时监测压室内各段位置处浆料温度(固相率)，通过加热与冷却元件调节各段压室冷却速度，从而控制各段压室温度，进而形成固相率梯度，当压室内由靠近模腔至靠近冲头四段固相率分别为37％、34％、31％、28％和25％时，压铸充型。
S3、流变压铸充型速度为3.2m/s,充型压力为70MPa，保压时间为3s；制备的流变压铸件如图8所示。
制备的大型薄壁流变压铸件在充型远端处和充型近端处的微观组织如图9所示。
实施例3
本实施例提供了一种组织均匀的A356铝合金大型薄壁新能源汽车电控壳体的制备方法，铸件投影面积为3081cm2，铸件平均壁厚为4.48mm，具体包括下述步骤：
S1、采用电磁搅拌法将制备好的质量37kg、固相率50％的A356铝合金半固态浆料倒入锁模力为3000吨的冷室压铸机压室内；
S2、将压室进行三段控温，根据A356铝合金DSC实验，获得半固态浆料温度-固相率对应关系，实时监测压室内不同位置处浆料温度(固相率)，通过加热与冷却元件调节各段压室温度，进而形成固相率梯度，当压室内由靠近模腔至靠近冲头四段固相率分别为57％、54.5％和52％时，压铸充型。
S3、流变压铸充型速度为3.5m/s,充型压力为50MPa，保压时间为6s；从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
实施例4
本实施例提供了一种组织均匀的A1-8Si铝合金大型薄壁5G通信滤波器壳体的制备方法，铸件投影面积为4995cm2，铸件平均壁厚为1.63mm，具体包括下述步骤：
S1、采用机械搅拌法将制备好的质量28kg、固相率10％的A1-8Si合金半固态浆料倒入锁模力为3000吨的冷室压铸机压室内；
S2、将压室进行四段控温，根据A356铝合金DSC实验，获得半固态浆料温度-固相率对应关系，实时监测压室各段区域内浆料温度(固相率)，通过加热与冷却元件调节各段压室冷却速度，从而控制各段压室温度，进而形成固相率梯度，当压室内由靠近模腔至靠近冲头四段固相率分别为26％、22％、18％和14％时，压铸充型。
S3、流变压铸充型速度为3.6m/s,充型压力为70MPa，保压时间为2s；从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
实施例5
本实施例提供了一种组织均匀的Al-7Si-0.5Ni铝合金大型薄壁汽车电控壳体的制备方法，铸件投影面积为9932cm2，铸件平均壁厚为2.01mm，具体包括下述步骤：
S1、采用机械搅拌法将制备好的质量45kg、固相率20％的A1-8Si-0.5Ni合金半固态浆料倒入锁模力为4000吨的冷室压铸机压室内；
S2、将压室进行四段控温，根据Al-7Si-0.5Ni铝合金DSC实验，获得半固态浆料温度-固相率关系，实时监测压室内各段区域处浆料温度(固相率)，通过加热与冷却元件调节各段压室冷却速度，从而控制各段压室温度，进而形成固相率梯度，当压室内由靠近模腔至靠近冲头四段固相率分别为38％、33％、28％和23％时，压铸充型。
S3、流变压铸充型速度为4.1m/s,充型压力为75MPa，保压时间为4s；从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
实施例6
本实施例提供了一种组织均匀的Al-8Si-0.02Sr铝合金大型薄壁汽车电源壳体的制备方法，铸件投影面积为7503cm2，铸件平均壁厚为0.83mm，具体包括下述步骤：
S1、采用倾斜板浇注法将制备好的质量19kg、固相率25％的Al-7Si-0.02Sr合金半固态浆料倒入锁模力为3000吨的冷室压铸机压室内；
S2、将压室进行三段控温，根据Al-8Si-0.02Sr铝合金DSC实验，获得半固态浆料温度-固相率关系，实时监测压室内不同位置处浆料温度(固相率)，通过加热与冷却元件调节各段压室冷却速度，从而控制各段压室温度，进而形成固相率梯度，当压室内由靠近模腔至靠近冲头三段固相率分别为36％、32.5％和29％时，压铸充型。
S3、流变压铸充型速度为3.2m/s,充型压力为80MPa，保压时间为1s；从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
实施例7
本实施例提供了一种组织均匀的Al-8Si-0.5Fe-0.02Sr铝合金大型薄壁新能源汽车电池模组壳体的制备方法，铸件投影面积为14898cm2，铸件平均壁厚为2.19mm，具体包括下述步骤：
S1、采用机械搅拌法将制备好的质量61kg、固相率18％的Al-8Si-0.5Fe-0.02Sr合金半固态浆料倒入锁模力为5000吨的冷室压铸机压室内；
S2、将压室进行六段控温，根据Al-8Si-0.5Fe-0.02Sr铝合金DSC实验，获得半固态浆料温度-固相率关系，实时监测压室内各段区域处浆料温度(固相率)，通过加热与冷却元件调节各段压室冷却速度，从而控制各段压室温度，进而形成固相率梯度，当压室内由靠近模腔至靠近冲头六段固相率分别为41％、37％、33％、29％、25％和21％时，压铸充型。
S3、流变压铸充型速度为4.9m/s,充型压力为70MPa，保压时间为3s；从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
实施例8
本实施例提供了一种组织均匀的Al-10Si-0.6Fe-0.02Sr铝合金大型薄壁新能源汽车电控壳体的制备方法，铸件投影面积为10232cm2，铸件平均壁厚为2.10mm，具体包括下述步骤：
S1、采用气冷搅拌法将制备好的质量42kg、固相率21％的Al-10Si-0.6Fe-0.02Sr合金半固态浆料倒入锁模力为4000吨的冷室压铸机压室内；
S2、将压室进行三段控温，根据Al-10Si-0.6Fe-0.02Sr铝合金DSC实验，获得半固态浆料温度-固相率关系，实时监测压室内各段区域处浆料温度(固相率)，通过加热与冷却元件调节各段压室冷却速度，从而控制各段压室温度，进而形成固相率梯度，当压室内由靠近模腔至靠近冲头三段固相率分别为33％、28％和23％时，压铸充型。
S3、流变压铸充型速度为3.6m/s,充型压力为75MPa，保压时间为3s；从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
实施例9
本实施例提供了一种组织均匀的AM60镁合金大型薄壁新能源汽车车门内板的制备方法，铸件投影面积为5306cm2，铸件平均壁厚为2.31mm，具体包括下述步骤：
S1、采用倾斜板浇注法将制备好的质量21kg、固相率23％的AM60镁合金半固态浆料倒入锁模力为4000吨的冷室压铸机压室内；
S2、将压室进行六段控温，根据AM60镁合金DSC实验，获得半固态浆料温度-固相率关系，实时监测压室内不同位置处浆料温度(固相率)，通过加热与冷却元件调节各段压室冷却速度，从而控制各段压室温度，进而形成固相率梯度，当压室内由靠近模腔至靠近冲头三段固相率分别为36％、34％、32％、30％、28％和26％时，压铸充型。
S3、流变压铸充型速度为3.0m/s,充型压力为75MPa，保压时间为5s；从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
实施例10
本实施例提供了一种组织均匀的AM60镁合金大型薄壁电器面板的制备方法，铸件投影面积为4512cm2，铸件平均壁厚为1.95mm，具体包括下述步骤：
S1、采用倾斜板浇注法将制备好的质量15.9kg、固相率27％的AM60镁合金半固态浆料倒入锁模力为4000吨的冷室压铸机压室内；
S2、将压室进行两段控温，根据AM60镁合金的DSC实验，获得该合金半固态浆料温度-固相率关系，实时监测压室内各段位置处半固态浆料温度(固相率)，通过加热与冷却元件调节各段压室冷却速度，从而控制各段压室温度，进而形成固相率梯度，当压室内由靠近模腔至靠近冲头两段固相率分别为36％和31％时，压铸充型。
S3、流变压铸充型速度为2.1m/s,充型压力为100MPa，保压时间为3s；从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
实施例11
本实施例提供了一种组织均匀的AZ91D镁合金大型薄壁电机控制壳体的制备方法，铸件投影面积为6201cm2，铸件平均壁厚为2.33mm，具体包括下述步骤：
S1、采用倾斜板浇注法将制备好的质量24kg、固相率23％的AZ91D镁合金半固态浆料倒入锁模力为4000吨的冷室压铸机压室内；
S2、将压室进行五段控温，根据AZ91D镁合金DSC实验，获得半固态浆料温度-固相率关系，实时监测压室内不同位置处浆料温度(固相率)，通过加热与冷却元件调节各段压室温度，进而形成固相率梯度，当压室内由靠近模腔至靠近冲头三段固相率分别为34％、32％、30％、28％和26％时，压铸充型。
S3、流变压铸充型速度为2.5m/s,充型压力为75MPa，保压时间为3s；从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
对比例1
本对比例提供一种A1-7Si-0.6Fe-0.1Mg-0.02Sr铝合金大型薄壁5G基站散热壳体的制备方法，铸件投影面积为4386cm2，铸件平均壁厚为1.72mm，其与实施例1的区别在于，未对压室进行梯度温度设计，因此压室内的半固态浆料未形成均匀梯度固相率，压铸工艺参数与实施例1相同，制备的大型薄壁流变压铸件在充型远端处和充型近端处微观组织如图5所示。
对比例2
本对比例提供一种A1-8Si-0.5Fe铝合金大型薄壁新能源汽车端盖的制备方法，铸件投影面积为5738cm2，铸件平均壁厚为2.01mm，其与实施例2的区别在于，未对压室进行梯度温度设计，因此压室内的半固态浆料未形成均匀梯度固相率，压铸工艺参数与实施例2相同，制备的大型薄壁流变压铸件在充型远端处和充型近端处微观组织如图6所示。
对比例3
本对比例提供一种A356铝合金大型薄壁新能源汽车电控壳体的制备方法，铸件投影面积为3081cm2，铸件平均壁厚为2.21mm，其与实施例3的区别在于，未对压室进行梯度温度设计，因此压室内的半固态浆料未形成均匀梯度固相率，压铸工艺参数与实施例3相同，从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
对比例4
本对比例提供一种A1-8Si铝合金大型薄壁5G通信滤波器壳体的制备方法，铸件投影面积为4995cm2，铸件平均壁厚为1.63mm，其与实施例4的区别在于，未对压室进行梯度温度设计，因此压室内的半固态浆料未形成均匀梯度固相率，压铸工艺参数与实施例4相同，从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
对比例5
本对比例提供一种Al-8Si-0.5Fe-0.02Sr铝合金大型薄壁新能源汽车电池模组壳体的制备方法，铸件投影面积为14898cm2，铸件平均壁厚为2.19mm，其与实施例7的区别在于，未对压室进行梯度温度设计，因此压室内的半固态浆料未形成均匀梯度固相率，压铸工艺参数与实施例7相同，从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
对比例6
本对比例提供一种AM60镁合金大型薄壁新能源汽车车门内板的制备方法，铸件投影面积为5306cm2，铸件平均壁厚为2.31mm，其与实施例9的区别在于，未对压室进行梯度温度设计，因此压室内的半固态浆料未形成均匀梯度固相率，压铸工艺参数与实施例9相同，从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
对比例7
本对比例提供一种AM60镁合金大型薄壁电器面板的制备方法，铸件投影面积为4512cm2，铸件平均壁厚为1.95mm，其与实施例10的区别在于，未对压室进行梯度温度设计，因此压室内的半固态浆料未形成均匀梯度固相率，压铸工艺参数与实施例10相同，从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
对比例8
本对比例提供一种AZ91D镁合金大型薄壁电机控制壳体的制备方法，铸件投影面积为6201cm2，铸件平均壁厚为2.33mm，其与实施例11的区别在于，未对压室进行梯度温度设计，因此压室内的半固态浆料未形成均匀梯度固相率，压铸工艺参数与实施例11相同，从制备的流变压铸件上取样观察与测试充型远端处和充型近端处的固相率。
将上述实施例1-11和对比例1-8制备的大型薄壁流变压铸件在充型远端处和充型近端处的固相率进行统计和比较，具体结果见表1。
表1
Figure BDA0003013582110000121
Figure BDA0003013582110000131
由表1、图6和图9-11可看出，与对比例1-8制备的大型薄壁流变压铸件相比，本发明制备的大型薄壁流变压铸件在充型远端处和充型近端处的固相率基本均匀一致，固相率差异显著减小，因此本发明开发的一种制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法可明显改善大型薄壁件组织均匀性，消除固相率差异，提高铸件品质，具有良好的应用前景和可观的经济效益。
以上对本申请专利实施例所提供的制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种制备组织均匀的流变压铸大型薄壁件的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1)将制备好的质量大于15kg的合金半固态浆料倒入压铸机压室内；
S2)通过控制压室温度，使压室形成由靠近冲头至靠近模腔逐步降温的梯度温度，从而使得压室内的半固态浆料的固相率由靠近冲头至靠近模腔均匀梯度增加；
S3)流变压铸充型、增压、保压、开模，制备出组织均匀的大型薄壁件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1)中的合金为铝合金、镁合金及其复合材料；所述S1)中的半固态浆料的制备方法包括但不限于机械搅拌、超声振动、电磁搅拌、倾斜板浇注、气冷搅拌，所述的半固态浆料固相率为10～50％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2)具体步骤为：
1)根据合金原料的DSC实验获得该合金半固态浆料的温度与固相率对应关系；
2)将压室进行多段控温形成均匀的固相率梯度，根据铸件投影面积设计压室内各段控温处半固态浆料固相率差异；对于投影面积3000～5000cm2的铸件，控制压室内靠近模腔处的半固态浆料的固相率比靠近冲头处的半固态浆料高5～12％；对于投影面积5000～10000cm2的铸件，控制压室内靠近模腔处的半固态浆料的固相率比靠近冲头处的半固态浆料高7～15％；对于投影面积10000～15000cm2的铸件，控制压室内靠近模腔处的半固态浆料的固相率比靠近冲头处的半固态浆料高10～20％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2)中的压室多段控温由加热和冷却元件控制，压室内浆料温度由测温装置监测；所述压室多段控温段数为2～6，压室内各段区域半固态浆料的冷却速率范围为0.1～5℃/s，压室内最终形成由靠近冲头至靠近模腔半固态浆料的固相率均匀梯度上升。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的方法，其特征在于，所述S2)中的半固态浆料在压室内形成均匀梯度固相率的时间为2～20s。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3)中的半固态浆料充型速度为2～5m/s,充型压力为50～100MPa，保压时间为1～6s；，所述S3)中的大型薄壁件投影面积为3000～15000cm2，平均壁厚为0.8～4.5mm。
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